在上周的国会听证会上，德克萨斯州共和党众议员路易·戈默特询问美国林务局官员，她的组织或土地管理局是否可以改变月球或地球的轨道，以扭转人为造成的气候变化的影响。这似乎是一个完全合理的想法，不是吗？让我们这样做吧。
首先，我们必须清点我们拥有的东西——在我们将要移动地球的等式中的已知数。我们的星球以平均 1.496 亿公里的距离绕太阳运行，并吸收足够的阳光，使其平均温度约为 15 摄氏度。然而，后一个数字比过去一个世纪地球的典型温度略微升高了一度多。简而言之，这个世界正在发低烧。根据目前的共识估计，如果不加以控制，这种发烧可能会变得更糟，到 2060 年代，地球的平均温度将再升高一度。这种升高将使地球上目前人口稠密的某些地区实际上不适宜居住，并威胁到我们所知的全球文明的可持续性。
行星天文学家布里特·沙林豪森在贝洛伊特学院表示，辐射平衡，即来自太阳光线的入射能量与地球发出的能量之间的平衡，是我们理解地球温度变化的关键。沙林豪森草拟的以下公式描述了这一点。
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行星天文学家布里特·沙林豪森的实验室笔记本的一页，显示了用于确定行星辐射平衡的手写公式（绿色突出显示），它设定了行星的有效温度。图片来源：布里特·沙林豪森
这里，Teq 是地球的温度，T☉ 是太阳的温度，R☉ 是太阳的半径，X 是到太阳的距离，A 是地球的反照率或反射率。* 反照率衡量我们的星球反射太阳能的程度，其中 0 表示完全吸收，1 表示完全反射。气候变化与反照率之间存在联系：例如，冰雪具有高反照率，将高达 90% 的阳光反射回外太空。人为变暖导致冰雪融化，这可能会降低地球的反照率。反过来，最终导致更高的行星平均温度。
这个等式中的一些变量正在自然变化。我们的恒星正在非常缓慢地膨胀和变亮，随着年龄的增长，它变得稍微更大更明亮。理论天体物理学家和科学作家伊桑·西格尔说，虽然太阳的亮度需要大约 1 亿年的时间才能增加 1%，但我们排放温室气体的全球文明预计将在未来几百年到 1000 年内将地球保留的太阳能增加 1%。
为了使地球更凉爽，我们需要降低等式右侧的变量：我们无法轻易降低太阳的温度或半径——而且显然，有意义地减少我们捕获热量、改变反照率的温室气体排放是不可能的。因此，让我们采纳戈默特众议员的建议，简单地增加 X，即到太阳的距离。我们所要做的就是找到一种方法，将地球 5.972 千万亿公斤的质量移离我们的恒星更远的地方。很容易，对吧？
根据沙林豪森的计算，为了使温度降低 3 摄氏度以抵消当前和近期人为造成的变暖，我们需要将我们的星球从太阳额外移动 300 万公里。沙林豪森使用另一个粗略的计算发现，5 x 1031 焦耳的能量可以将地球 5,972,000,000,000,000,000,000,000 公斤的质量从其目前的轨道向外推动 300 万公里。这些数字给戈默特众议员的计划带来了挑战，因为全球年发电量约为 1019 焦耳，仅占我们移动地球所需能量的 0.0000000000002%。这还是假设我们可以以 100% 的效率将所有这些能量应用于地球，但这由于热力学定律，在物理上是不可能的。
撇开这些细节不谈，我们还没有讨论这种施加的能量会采取什么形式。有一种字面意义上的核选项：科学家提出的一种移动小行星的方法是在小行星附近引爆核弹，沙林豪森说。“它基本上会汽化小行星的一部分，而逸出的岩石蒸气就像火箭排气一样，会推动小行星前进，”她解释说。
从理论上讲，这种机制放大后可以提供足够的动力来改变行星的轨道。然而，芝加哥阿德勒天文馆的天文学主任吉扎·吉于克表示，要将地球移动所需的距离，需要比我们以往引爆的核爆炸次数多十亿倍，或者相当于每秒钟投下一颗原子弹，持续 500 年。不断在地球表面附近引爆核弹，以汽化地球部分表面作为火箭排气的策略也有几个缺点。就我们的目的而言，最显着的有害影响是爆炸本身会加热地球，从而抵消逆转全球变暖的既定目标。
一个更温和的选择是利用其他天体的能量，例如经过的小行星或彗星，通过设计近距离行星飞掠。航天器经常反向使用这种技术，通过靠近行星以窃取其部分轨道能量来提高速度，从而取得了巨大的成功。西格尔说，对于移动我们的星球来说，问题在于规模：小行星带的总质量仅为 月球质量的 4% 到 5%，或地球质量的 0.05% 到 0.06%。利用整个小行星带的质量进行飞掠，将使地球远离太阳的距离不到 748,000 公里，仅为我们所需距离的四分之一，他说。而一次偏离轨道的碰撞地球将引发接近恐龙灭绝的大规模小行星撞击造成的破坏，导致全球大规模灭绝。
幸运的是，我们在后院有一个质量更大的太空岩石：月球本身。我们能否“切断”连接月球和地球的引力线，从而将我们的星球弹射到更宽的轨道上？西格尔说，以我们今天的能力，这是不可能的，而且后果将是灾难性的。除了潮汐大大减弱外，没有月球的地球夜晚会更黑暗，白天会更短，并且由于自转轴不稳定，季节会极端且不可预测。
如果我们不完全摆脱我们的天然卫星，而只是改变其绕地球的轨道呢？格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院的火箭科学家马泰奥·切里奥蒂说，将月球轨道的半径增加 10% 将在长期内影响地球自身绕太阳的轨迹。
切里奥蒂说，我们可以提取并加速月球上的物质。使用 100 吉瓦的激光，或功率容量约为 美国所有风力涡轮机 的激光，需要 300 万亿年的时间才能从月球表面提升足够的物质。总是有前面提到的核选项，也可以用来移动月球而不是地球。另一个不那么麻烦的选择是用传统的火箭手动提取月球物质。
切里奥蒂说：“如果我们能够在月球上建造一个太空港，并建造一个相当于 SpaceX 的猎鹰重型火箭的火箭，将月球物质发射到深空，我们将需要 7 x 1016 次发射。” 那是 7 万万亿次火箭发射。相比之下，在整个人类航天时代，人类只完成了 70,780 次发射，其中一半以上没有离开地球大气层。
吉于克说，人类可以在飞掠的想法中为小行星的利用增加一个转折，而是将它们置于与月球碰撞的轨道上。我们需要每秒钟让公里大小的彗星撞击月球，持续数百年才能产生实质性的影响。然而，同样，偏离轨道的射弹可能会导致行星规模的物种灭绝事件。
由于增加地球轨道所需的变化幅度巨大，任何干预措施可能至少需要持续数百万年，这引发了一个意想不到的社会学问题，吉于克说：我们没有跨越如此漫长时间尺度的规划先例。事实上，人类历史上没有哪个文明持续存在超过区区几千年。
最后，西格尔说，即使人类设法使用这些方法中的任何一种改变了我们星球的轨道，他们也无法放松。“即使我们真的能够对地球轨道做出如此巨大的改变，”他说，“这也不能免除我们的责任，只要我们不断增加大气中的温室气体浓度，我们就需要不断做出这种改变。”
在我听来，这听起来像是对我们沉迷于化石燃料的现状的有力支持！我们应该立即优先投入所有精力来改变地球的轨道，从现在开始，永远持续下去。当然，这是一项西西弗斯式的任务，其中人类是西西弗斯，而永恒地被推上山坡的巨石是地球本身。但至少我们可以继续驾驶我们酷炫的 SUV！我说我们开始工作吧。
*编者注 (2021 年 7 月 18 日)：此句子在发布后进行了修订，以更好地与图像中给出的符号对齐。